Как работают генераторы импульсов на транзисторах. Какие схемы используются для создания генераторов импульсов. Как регулировать параметры выходных импульсов. Какие применения имеют транзисторные генераторы импульсов.
Принцип работы генератора импульсов на транзисторах
Генератор импульсов на транзисторах представляет собой электронную схему, способную формировать периодические электрические импульсы заданной формы, длительности и частоты. Основными элементами такого генератора являются:
- Транзисторы — активные элементы, обеспечивающие усиление и формирование импульсов
- RC-цепи — задают частоту и длительность импульсов
- Обратные связи — обеспечивают автоколебательный режим
Принцип работы генератора импульсов на транзисторах основан на периодическом переключении транзисторов между режимами отсечки и насыщения. Это позволяет формировать на выходе прямоугольные импульсы.
Основные схемы транзисторных генераторов импульсов
Существует несколько базовых схем генераторов импульсов на транзисторах:
1. Мультивибратор
Самая простая и распространенная схема. Содержит два транзистора, работающих поочередно. Длительность импульсов задается RC-цепями в базовых цепях транзисторов.
2. Блокинг-генератор
Использует один транзистор и трансформатор для создания положительной обратной связи. Позволяет получать очень короткие импульсы.
3. Генератор на лавинном транзисторе
Работает в режиме лавинного пробоя транзистора, что обеспечивает очень крутой фронт импульса. Применяется для генерации наносекундных импульсов.
Регулировка параметров выходных импульсов
В генераторах импульсов на транзисторах можно регулировать следующие параметры выходного сигнала:
- Частота — изменением постоянной времени RC-цепей
- Длительность импульсов — подбором номиналов времязадающих конденсаторов
- Скважность — соотношением времени заряда и разряда конденсаторов
- Амплитуда — изменением напряжения питания
Это позволяет настраивать генератор под конкретную задачу.
Применение генераторов импульсов на транзисторах
Основные области применения транзисторных генераторов импульсов:
- Тестирование и отладка цифровых устройств
- Формирование тактовых сигналов
- Управление импульсными преобразователями напряжения
- Генерация сигналов для модуляции
- Создание временных задержек
Простота и надежность делают генераторы на транзисторах востребованными во многих электронных устройствах.
Преимущества и недостатки генераторов импульсов на транзисторах
Генераторы импульсов на транзисторах имеют ряд достоинств и ограничений:
Преимущества:
- Простота схемы и низкая стоимость
- Широкий диапазон рабочих частот
- Возможность генерации импульсов различной формы
- Высокая надежность
Недостатки:
- Относительно невысокая стабильность частоты
- Зависимость параметров от температуры
- Ограниченная мощность выходного сигнала
Несмотря на ограничения, простые генераторы импульсов на транзисторах широко применяются в радиолюбительской практике и промышленной электронике.
Расчет и конструирование генератора импульсов
При разработке генератора импульсов на транзисторах необходимо выполнить следующие этапы:
- Выбор принципиальной схемы генератора
- Расчет номиналов резисторов и конденсаторов
- Подбор подходящих транзисторов
- Моделирование работы схемы
- Изготовление макета и настройка
Важно обеспечить стабильность работы генератора в требуемом диапазоне температур и напряжений питания.
Современные тенденции в разработке генераторов импульсов
Развитие электроники привело к появлению новых подходов в создании генераторов импульсов:
- Использование специализированных микросхем
- Применение цифровых методов синтеза сигналов
- Интеграция генераторов в программируемые логические матрицы
- Создание генераторов на основе микроконтроллеров
Однако классические транзисторные схемы по-прежнему находят применение благодаря своей простоте и надежности.
Заключение
Генераторы импульсов на транзисторах остаются востребованными в современной электронике благодаря простоте реализации, низкой стоимости и широким возможностям по формированию сигналов различной формы. Понимание принципов их работы важно для специалистов, занимающихся разработкой и обслуживанием электронной аппаратуры.
Схемы простых генераторов импульсов
Генераторы импульсов являются важной составляющей многих радиоэлектронных устройств. Простейший генератор импульсов (мультивибратор) может быть получен из двух-каскадного УНЧ (рис. 6.1). Для этого достаточно соединить вход усилителя с его выходом. Рабочая частота такого генератора определяется значениями R1C1, R3C2 и напряжением питания. На рис. 6.2, 6.3 показаны схемы мультивибраторов, полученные простой перестановкой элементов (деталей) схемы, изображенной на рис. 6.1. Отсюда следует, что одну и ту же простейшую схему можно изобразить различными способами.
Рис. 6.1
Рис. 6.2
Практические примеры использования мультивибратора приведены на рис. 6.4, 6.5.
На рис. 6.4 показана схема генератора, позволяющего плавно перераспределять длительность или яркость свечения светодиодов, включенных в качестве нагрузки в цепи коллекторов. Вращением ручки потенциометра R3 можно управлять соотношением длительностей свечения светодиодов левой и правой ветвей.
Если увеличить емкость конденсаторов С1 и С2, частота генерации понизится, светодиоды начнут мигать. При уменьшении емкости этих конденсаторов частота генерации возрастает, мелькание светодиодов сольется в сплошное свечение, яркость которого будет зависеть от положения ручки потенциометра R3. На основе подобного схемного решения могут быть собраны разнообразные полезные конструкции, например, регулятор яркости светодиодного фонарика; игрушка с мигающими глазами; устройство плавного изменения спектрального состава источника излучения (разноцветные светодиоды или миниатюрные лампочки и светосуммирую-щий экран).
Рис. 6.3
Рис. 6.4
Генератор переменной частоты (рис. 6.5) конструкции В. Цибульского позволяет получать плавно изменяющееся со временем по частоте звучание [Р 5/85-54]. При включении генератора его частота возрастает с 300 до 3000 Гц за 6 сек (при емкости конденсатора СЗ 500 мкФ). Изменение емкости этого конденсатора в ту или иную сторону ускоряет или, напротив, замедляет скорость изменения частоты. Плавно изменять эту скорость можно и переменным сопротивлением R6. Для того чтобы этот генератор мог выполнять роль сирены, или быть использованным в качестве генератора качающейся частоты, можно предусмотреть схему принудительного периодического разряда конденсатора СЗ. Такие эксперименты можно рекомендовать для самостоятельного расширения познаний в области импульсной техники.
Рис. 6.5
Рис. 6.6
Управляемый генератор прямоугольных импульсов показан на рис. 6.6 [Р 10/76-60]. Генератор также представляет собой двухкаскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью. Для упрощения схемы генератора достаточно соединить эмиттеры транзисторов конденсатором. Емкость этого конденсатора определяет рабочую частоту генерации. В данной схеме для управления частотой генерации в качестве управляемой напряжением емкости использован варикап. Увеличение запирающего напряжения на варикапе приводит к уменьшению его емкости. Соответственно, как показано на рис. 6.7, возрастает рабочая частота генерации.
Рис. 6.7
Варикап, в порядке эксперимента и изучения принципа работы этого полупроводникового прибора, можно заменить простым диодом. При этом следует учитывать, что германиевые точечные диоды (например, Д9) имеют очень малую начальную емкость (порядка нескольких пФ), и, соответственно, обеспечивают небольшое изменение этой емкости от величины приложенного напряжения. Кремниевые диоды, особенно силовые, рассчитанные на большой ток, а также стабилитроны, имеют начальную емкость 100… 1000 пФ, поэтому зачастую могут быть использованы вместо варикапов. В качестве варикапов можно применить и р-n переходы транзисторов, см. также главу 2.
Для контроля работы сигнал с генератора (рис. 6.6) можно подать на вход частотометра и проверить границы перестройки генератора при изменении величины управляющего напряжения, а также при смене варикапа или его аналога. Рекомендуется полученные результаты (значения управляющего напряжения и частоту генерации) при использовании разного вида варикапов занести в таблицу и отобразить на графике (см., например, рис. 6.7). Отметим, что стабильность генераторов на RC-элементах невысока.
Рис. 6.8
Рис. 6.9
На рис. 6.8, 6.9 показаны типовые схемы генераторов световых и звуковых импульсов, выполненные на транзисторах различного типа проводимости. Генераторы работоспособны в широком диапазоне питающих напряжений. Первый из них вырабатывает короткие вспышки света частотой единицы Гц, второй — импульсы звуковой частоты. Соответственно, первый генератор может быть использован в качестве маячка, светового метронома, второй — в качестве звукового генератора, частота колебаний которого зависит от положения ручки потенциометра R1. Эти генераторы можно объединить в единое целое. Для этого достаточно один из генераторов включить в качестве нагрузки другого, либо параллельно ей. Например, вместо цепочки из светодиода HL1, R2 или параллельно ей (рис. 6.8) можно включить генератор по схеме на рис. 6.9. В итоге получится устройство периодической звуковой или светозвуковой сигнализации.
Генератор импульсов (рис. 6.10), выполненный на составном транзисторе (п-р-п и р-п-р), не содержит конденсаторов (в качестве частотозадающего конденсатора использован пьезокерамиче-ский излучатель BF1). Генератор работает при напряжении от 1 до 10 Б и потребляет ток от 0,4 до 5 мА. Для повышения громкости звучания пьезокерамического излучателя его настраивают на резонансную частоту подбором резистора R1.
Рис. 6.10
Рис. 6.11
На рис. 6.11 показан достаточно оригинальный генератор релаксационных колебаний, выполненный на биполярном лавинном транзисторе.
Генератор содержит в качестве активного элемента транзистор микросхемы К101КТ1А с инверсным включением в режиме с «оборванной» базой. Лавинный транзистор может быть заменен его аналогом (см. рис. 2.1).
Устройства (рис. 6.11) часто используют для преобразования измеряемого параметра (интенсивности светового потока, температуры, давления, влажности и т.д.) в частоту при помощи резистивных или емкостных датчиков.
При работе генератора конденсатор, подключенный параллельно активному элементу, заряжается от источника питания через резистор. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения пробоя активного элемента (лавинного транзистора, динистора или т.п. элемента), происходит разряд конденсатора на сопротивление нагрузки, после чего процесс повторяется с частотой, определяемой постоянной RC-цепи. Резистор R1 ограничивает максимальный ток через транзистор, препятствуя его тепловому пробою. Времязадающая цепь генератора (R1C1) определяет рабочую область частот генерации. В качестве индикатора звуковых колебаний при качественном контроле работы генератора используют головные телефоны. Для количественной оценки частоты к выходу генератора может быть подключен частотомер или счетчик импульсов.
Устройство работоспособно в широком интервале изменения параметров: R1 от 10 до 100 кОм (и даже до 10 МОм), С1 — от 100 пФ до 1000 мкФ, напряжения питания от 8 до 300 В. Потребляемый устройством ток обычно не превышает одного мА. Возможна работа генератора в ждущем режиме: при замыкании базы транзистора на землю (общую шину) генерация срывается. Преобразователь-генератор (рис. 6.11) может быть использован и в режиме сенсорного ключа, простейшего Rx-и Сх-метра, перестраиваемого широкодиапазонного генератора импульсов и т.д.
Генераторы импульсов (рис. 6.12, 6.13) также выполнены на лавинных транзисторах микросхемы К101КТ1 типа п-р-п или К162КТ1 типа р-п-р, динисторах, или их аналогах (см. рис. 2.1). Генераторы работают при напряжении питания выше 9 Б и вырабатывают напряжение треугольной формы. Выходной сигнал снимается с одного из выводов конденсатора. Входное сопротивление следующего за генератором каскада (сопротивление нагрузки) должно в десятки раз превышать величину сопротивления R1 (или R2). Низкоомную нагрузку (до 1 кОм) можно включать в коллекторную цепь одного из транзисторов генератора.
Рис. 6.12
Рис. 6.13
Рис. 6.14
Довольно простые и часто встречающиеся на практике генераторы импульсов (блокинг-генераторы) с использованием индуктивной обратной связи показаны на рис. 6.14 [А. с. СССР 728214], 6.15 и 6.16. Такие генераторы обычно работоспособны в широком диапазоне изменения напряжения питания. При сборке блокинг-генераторов необходимо соблюдать фазировку выводов: при неправильном подключении «полярности» обмотки генератор не заработает.
Рис. 6.15
Рис. 6.16
Подобные генераторы можно использовать при проверке трансформаторов на наличие межвитковых замыканий (см. главу 32): никаким иным методом такие дефекты не могут быть выявлены.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год
Генераторы прямоугольных импульсов на лавинном транзисторе
радиоликбез
Генераторы прямоугольных импульсов на лавинных транзисторах перекрывают диапазон длительностей от единиц и долей наносекунды до единиц и десятков секунд, в связи с этим они характеризуются разнообразием как методов формирования прямоугольной формы импульсов, так и схемной реализацией.
B микросекундном диапазоне длительностей при временах нарастания импульсов порядка десятков наносекунд простыми и удобными являются генераторы, построенные на основе мультивибраторных схем. Их достоинством является хорошая форма вершины импульсов и широкий диапазон плавной и грубой регулировки длительности импульсов.
Рис. 5.23. Многофункциональная импульсная схема на одном лавинном транзисторе.
Простейшими являются схемы, выполненные на одном лавинном транзисторе (рис. 5.23). Такие схемы формируют импульсы с амплитудой до 20—25 В. При емкости нагрузки Сн≈100 пФ, время нарастания импульсов составляет ≈ 0,3 мкс, а длительность среза — менее 0,1 мкс. Большое время нарастания переднего фронта объясняется тем, что он формируется при запирании лавинного транзистора. При этом рост выходного напряжения происходит с относительно большой постоянной времени RsCн.
С конденсатора С1 можно снимать импульсы пилообразной формы. При изменении С1 длительность импульсов можно менять от долей микросекунды до единиц и более секунд. Плавно до 50 раз длительность импульсов изменяется при изменении напряжения Е2 или сопротивления R5.
Значительно меньшее время нарастания импульсов (не более 30 нс) имеет ждущий мультивибратор (рис. 5.24) . Передний фронт импульса формируется при включении лавинного транзистора Т1, а задний — при включении транзистора Т2. Амплитуда генерируемых импульсов ≈ 3В, а длительность (при С2=510 пФ) около 6 мкс. При изменении С2 можно получить широкий диапазон изменения длительности от долей микросекунды до тысяч миллисекунд и выше. Ценным свойством описанных схем является малое время восстановления, которое может быть меньше длительности генерируемых импульсов.
Рис. 5.24. Схема генератора прямоугольных импульсов на базе ждущего мультивибратора.
Генераторы прямоугольных импульсов с хронирующими RС цепями имеют сравнительно низкую стабильность длительности импульсов, так как последняя зависит от параметров транзисторов и напряжения питания. Высокую стабильность длительности импульсов имеют генераторы с накопительной линией. Такие генераторы перекрывают диапазон длительностей от долей наносекунды до десятков микросекунд. При большей длительности импульсов габариты линий заметно возрастают и их применение становится нежелательным.
Рис. 5.25. Схема генератора прямоугольных импульсов с накопительной линией.
Типичная схема генератора прямоугольных импульсов с накопительной линией, выполненая на специальном транзисторе ГТ338Б, показана на рис. 5.25.
Для получения импульсов обратной полярности нагрузку можно включить в цепь эмиттера. В табл. 5.3 приведены параметры ряда генераторов, выполненных на транзисторах различного типа.
При использовании коаксиальных линий с малым волновым сопротивлением Rл генераторы с накопительной линией можно использовать для формирования мощных импульсов тока прямоугольной формы. Для увеличения мощности включаются параллельно несколько генераторов (рис. 5.26). Генератор на нагрузке Rн≈10 Ом формирует импульсы с амплитудой 60 В и временем нарастания и спада менее 1 Нс. Длительность импульсов получена порядка 4 и 20 нс (зависит от применяемой линии). Особенностью схемы является включение развязывающих дополнительных линий задержки ЛЗ в цепи запуска и в выходные цепи, что обеспечивает устранение взаимного влияния лавинных транзисторов в момент запуска. Импульс на нагрузке появляется после того, как регенеративный процесс включения всех транзисторов успевает устойчиво развиваться.
Таблица 5.3
Для увеличения амплитуды импульсов по напряжению можно использовать последовательное включение лавинных транзисторов.
Рис. 5.26. Схема генератора мощных прямоугольных импульсов тока.
Смотрите также:
Генераторы нано- и пикосекундных импульсов с запуском мощных полевых транзисторов от лавинного транзистора
Генераторы
Генератор импульсов по схеме Маркса на основе биполярных транзисторов в лавинном режиме
Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/54001
| Title: | Генератор импульсов по схеме Маркса на основе биполярных транзисторов в лавинном режиме |
| Authors: | Перевалов, Никита Алексеевич |
| metadata.dc.contributor.advisor: | Мартемьянов, Сергей Михайлович |
| Keywords: | биполярный транзистор; лавинный пробой; генератор Маркса; импульс напряжения; наносекундный импульс; bipolar transistor; avalanche breakdown; Marx generator; voltage pulse; nanosecond pulse |
| Issue Date: | 2019 |
| Citation: | Перевалов Н. А. Генератор импульсов по схеме Маркса на основе биполярных транзисторов в лавинном режиме : магистерская диссертация / Н. А. Перевалов ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Инженерная школа новых производственных технологий (ИШНПТ), Отделение материаловедения (ОМ) ; науч. рук. С. М. Мартемьянов. — Томск, 2019. |
| Abstract: | Объектом исследования является генератор по схеме Маркса на основе биполярных транзисторов в лавинном режиме.
Цель работы: Анализ существующих генераторов Аркадьева-Маркса на лавинных транзисторах; проектирование и макетирование силовой и управляющей схем ГИН на лавинных транзисторах; изучение параметров ГИН.
В процессе работы были проведены расчет и моделирование генератора Маркса. Изготовлен драйвер управления силовым ключом с гальванической развязкой. Изготовлены на печатных платах и исследованы пяти- и десятиступенчатые генераторы Маркса. The object of the study is a generator according to Marx’s scheme based on bipolar transistors in the avalanche mode. Objective: Analysis of existing Marx generators on avalanche transistors; design and prototyping of power and control generator circuits on avalanche transistors; study of generator parameters. In the process, the calculation and simulation of the Marx generator were carried out. Made driver control power switch with galvanic isolation. Manufactured on printed circuit boards and investigated five- and ten-step Marx generators. |
| URI: | http://earchive.tpu.ru/handle/11683/54001 |
| Appears in Collections: | Магистерские диссертации |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Транзисторный генератор импульсов
Известны генераторы импульсов на транзисторах с регулируемыми частотой и скважностью на основе автокомпенсационной схемы, содержащие эмиттерный повторитель и делитель напряжения. Длительность импульсов и интервал времени между импульсами в таких генераторах взаимозависимы.
В предлагаемом генераторе длительность импульсов и интервал между ними можно регулировать независимо друг от друга. Это достигается тем, что в цепь между средней точкой делителя напряжения и базой транзистора генератора последовательно включены два регулируемых сопротивления, зашунтированные диодами. Причем один из диодов включен в прямом, а другой в обратном направлении.
Схема предлагаемого транзисторного генератора изображена на чертеже.
Между средней точкой делителя напряжения 1-2 и базой транзистора 3 генератора включены два регулируемых сопротивления 4 и 5, зашунтированные диодами 6 и 7. Так как токи перезарядов конденсатора 8 положительной обратной связи во время импульса и интервала между импульсами имеют противоположные направления, то всегда одно сопротивление будет зашунтировано открытым диодом. Следовательно, одно сопротивление (4 или 5) подключается в цепь перезаряда конденсатора 8 во время импульса и влияет на длительность импульсов, а другое — между импульсами и оказывает влияние на интервал времени между импульсами.
При данной полярности включения диодов во время импульса будет зашунтировано сопротивление 4 диодом 6. Следовательно, длительность импульсов можно регулировать сопротивлением 5, а сопротивлением 4 регулируется интервал времени между импульсами.
Транзисторный генератор импульсов, выполненный на основе компенсационного усилителя, содержащий эмиттерный повторитель и делитель напряжения, средняя точка которого подключена к базе транзистора генератора, отличающийся тем, что, с целью независимой регулировки длительности импульсов и интервалов между ними, в цепь между средней точкой делителя напряжения и базой транзистора генератора последовательно включены два регулируемых сопротивления зашунтированные диодами, причем один из диодов включен в прямом, а другой в обратном направлении.Схема генератора низкочастотных импульсов
Радио 1969 №12
На рисунке изображена схема простого генератора импульсов инфранизких и низких частот. Этот генератор представляет собой несимметричный мультивибратор на транзисторах. Принципиальной особенностью мультивибратора является наличие диода Д, в цепи базы транзистора Т2. Благодаря этому диоду резко уменьшается шунтирующее действие транзистора Т2 на процесс разряда конденсатора C1, что позволяет значительно увеличить сопротивление резистора R3, через который происходит разряд С1. Именно поэтому оказалось возможным получить колебания очень низких частот при относительно малых ёмкостях конденсаторов С1 н С2. Ёмкость С1, при заданном периоде колебаний Т можно определить по формуле:
С1 (мкф) = 1,8Т/R3 (сек/мОм)
Ёмкость конденсатора C2 должна быть равна 0,2С1. Номиналы других деталей выбирают следующим образом. Сопротивление резистора R1 берут как можно меньше (обычно R1 ≈ 1 кОм), а сопротивления R2 и R4 вычисляют по следующим формулам:
R2 (ком) β1*R1 (кОм)
β — минимальной паспортное значение коэффициента усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером; R4 (кОм) = 1,8*R1 (кОм). Резистор R5 (10 кОм) является ограничительным.
Когда указанные соотношения между номиналами деталей соблюдены при изменении сопротивления резистора R3 от нуля до 2,7 мОм, частота колебаний мультивибратора изменяется в 150 раз, а форма и длительность отрицательного импульса на коллекторе T1 и положительного на коллекторе Т2 остаются неизменными. В этом случае минимальная частота генерируемых импульсов составляет
0,1 Гц, а максимальная — 15 Гц. Для получения более высоких частот необходимо только уменьшить ёмкости конденсаторов C1 и С2, не изменяй номиналов других деталей. Данный мультивибратор можно синхронизировать короткими импульсами, которые подаются от другого внешнего генератора либо в положительной полярности на базу Т1, либо в отрицательной полярности на базу Т2 (последнее более желательно).
Мультивибратор питается от источника постоянного тока с напряжением 4,5 или 6 в. Тогда амплитуды импульсов на коллекторах транзисторов будут почти равны напряжению питании, а потребляемый ток не превысит 6,5 мА. Если напряжение источника питания составляет 9 или 12 в, сопротивления резисторов R1, R2, R4 увеличивают во столько раз, во сколько раз повышено питающее напряжение по сравнению с 6 в.
Л. ГОЛУБЕВ, Ю. ГОЛУБЕВА,
г. Киев
Примечание. В схеме можно использовать и кремниевые транзисторы, в этом случае базу транзистора Т2 следует соединить через резистор номиналом 100 кОм с верхним по схеме проводником источника питания.
BACK
Транзисторы биполярные. Метод измерения граничного напряжения – РТС-тендер
ГОСТ 18604.19-88
(СТ СЭВ 6038-87)*
______________________
* Обозначение стандарта.
Измененная редакция, Изм. N 1.
Группа Э29
ОКП (ОКСТУ) 62 2312 (6220)
Срок действия с 01.07.89
до 01.07.94*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
постановлением Госстандарта СССР от 29.05.91 N 760
(ИУС N 8, 1991 год). — Примечание изготовителя базы данных.
1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.03.88 N 809
2. Стандарт полностью соответствует Публикации МЭК 147-2
3. ВЗАМЕН ГОСТ 18604.19-78
4. Срок проверки 1993 г., периодичность проверки 5 лет
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, подпункта |
ГОСТ 18604.0-83 | Вводная часть |
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие с 01.07.89 постановлением Госстандарта СССР от 26.10.88 N 3542
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 2, 1990 год
Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзисторы и устанавливает метод измерения граничного напряжения .
Общие требования при измерении и требования безопасности — по ГОСТ 18604.0-83.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 6038-87.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1. УСЛОВИЯ И РЕЖИМ ИЗМЕРЕНИЯ
1.1. Измерение граничного напряжения биполярного транзистора заключается в определении напряжения между выводами коллектора и эмиттера при заданном токе коллектора и при токе базы, равном нулю.
1.2. Ток коллектора, ток базы в режиме насыщения, индуктивность в цепи коллектора (или длительность импульса тока коллектора), частоту импульсов генератора тока базы (если частота отличается от промышленной), температуру окружающей среды (при необходимости температуру корпуса) указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
2. АППАРАТУРА
2.1. Граничное напряжение следует измерять на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.1.
— генератор импульсов тока базы; — измеряемый транзистор; — резистор; — генератор тока коллектора; — импульсный измеритель напряжения; — ограничитель напряжения; — осциллограф
Черт.1
2.2. Полярность включения элементов указана на схеме для n-p-n транзисторов. Для р-n-р транзисторов полярность должна быть обратной.
2.3. Граничное напряжение измеряют осциллографом или импульсным измерителем напряжения. При использовании осциллографа напряжение на измеряемом транзисторе определяют по отклонению луча по оси , а ток — по отклонению луча по оси .
Импульсный измеритель напряжения используют вместо осциллографа при применении в качестве генератора импульсного генератора тока коллектора.
Входное сопротивление () осциллографа по оси и импульсного измерителя напряжения должно удовлетворять условию
,
где — максимальное значение граничного напряжения, которое может быть измерено на установке;
— ток коллектора.
2.4. Основная погрешность измерительной установки в диапазоне измеряемых значений не должна выходить за пределы ±10% для осциллографов и аналоговых импульсных измерителей и ±5% измеряемого значения ±2 знака младшего разряда дискретного отсчета для цифровых измерителей напряжения.
2.5. Генератор тока коллектора должен обеспечивать заданный в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов ток как в режиме насыщения, так и в режиме, соответствующем граничному напряжению.
2.6. Электрическая структурная схема генератора тока коллектора приведена на черт.2 и 3.
— измеряемый транзистор; , — резисторы; — дроссель; — источник питания
Черт.2
— измеряемый транзистор; — резистор; — генератор импульсов тока коллектора
Черт.3
2.7. Минимальное значение индуктивности дросселя () указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов или вычисляют по формуле
,
где — длительность измерительного импульса;
— минимальное значение граничного напряжения, которое может быть измерено на данной установке.
2.8. Активное сопротивление дросселя () должно удовлетворять условию
.
2.9. Напряжение источника питания () должно удовлетворять условию
,
где — максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер измеряемого транзистора, указанное в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
2.10. Сопротивление резистора () должно удовлетворять условию
.
2.11. Сопротивление генератора импульсов тока коллектора () должно удовлетворять условию
.
2.12. При использовании генератора импульсов тока коллектора измерение граничного напряжения проводится в схеме, в которой базовый вывод транзистора отключен. При этом генератор отключен.
2.13. Генератор импульсов тока базы должен обеспечивать ток базы , необходимый для вхождения измеряемого транзистора в область насыщения.
2.14. Сопротивление генератора импульсов тока базы должно удовлетворять условию
.
2.15. Сопротивление резистора () должно удовлетворять условию
.
При использовании осциллографа для удобства отсчета рекомендуется выбирать =1 Ом.
Резистор выбирают с допускаемым отклонением сопротивления от номинального ±1%.
2.16. Ограничитель напряжения служит для обеспечения режима измерения в области безопасной работы транзистора.
Уровень ограничения указывают в стандартах или в технических условиях на транзисторы конкретных типов.
Электрическая структурная схема ограничения приведена на черт.4.
— разделительный диод; — источник питания
Черт.4
Допускается проведение измерения без ограничителя напряжения.
2.17. Разделительный диод должен быть рассчитан на обратный ток, который в 10 раз меньше заданного измерительного тока.
2.18. Источник питания должен обеспечивать пределы регулировки напряжения от до .
3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
3.1. Измеряемый транзистор должен быть включен в схему измерения. Устанавливаемый режим по току базы должен обеспечивать вхождение транзистора в режим насыщения.
Ток базы () должен удовлетворять условию
,
где — минимальное значение статического коэффициента передачи тока, указанное в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
В технически обоснованных случаях допускаются другие соотношения и . При этом значение указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
3.2. При использовании схемы с индуктивностью в цепи коллектора измеряемый транзистор в исходном состоянии должен находиться в режиме насыщения.
В момент окончания импульса базового тока коллекторный ток поддерживается за счет э.д.с. самоиндукции в индуктивности цепи коллектора и напряжение коллектор-эмиттер возрастает до значения (или до напряжения ограничения , если ).
Измерение напряжения и тока транзистора должно производиться по экрану осциллографа.
На заданном уровне тока коллектора следует определить граничное напряжение по вольтамперной характеристике, приведенной на черт.5.
Черт.5
Максимальное значение тока коллектора при напряжении устанавливают по осциллографу в пределах , где — значение тока коллектора, при котором задано .
Транзистор считают годным, если значение напряжения, измеренное в точке на уровне заданного тока коллектора, не менее значения , заданного в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
3.3. При использовании ограничителя напряжения в процессе переключения транзистора напряжение между выводами коллектора и эмиттера измеряемого транзистора должно ограничиваться на заданном уровне и может не достигать значения , если .
Транзистор считают годным, если траектория движения луча на экране осциллографа (черт.6) на участке от точки к точке в процессе уменьшения тока коллектора соответствует заданному уровню ограничения . Допускается пересечение линии ВС при уровне тока меньше заданного значения.
Черт.6
3.4. При использовании схемы с генератором импульсов тока в цепи коллектора база измеряемого транзистора отключена, импульс от генератора тока подают между выводами коллектора и эмиттера.
Заданное значение тока устанавливают по экрану осциллографа в соответствии с п.3.2.
Значение граничного напряжения измеряют по экрану осциллографа или импульсным измерителем напряжения.
4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
4.1. Показатели точности измерения граничного напряжения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
4.2. Границы интервала (), в котором с установленной вероятностью 0,95 находится погрешность измерения, определяют по формуле
,
где — погрешность измерителя напряжения, по которому производится отсчет граничного напряжения;
— погрешность измерителя тока, протекающего в цепи коллектора транзистора;
— коэффициент влияния тока на напряжение, который равен
.
Для определения коэффициента измеряют при двух значениях тока коллектора: при и при . Тогда определяют
.
Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1988
Генератор лавинных импульсов — Введение
Эта предварительная статья посвящена генераторам лавинных импульсов, обычно используемым для генерации импульсов с быстрым нарастанием. Часто быстрые импульсы требуются при измерении скорости нарастания или задержки распространения, а также для выборки. К счастью, лавинный пробой биполярного переходного транзистора (BJT) можно использовать для генерации таких специальных импульсов со сверхбыстрым временем нарастания и спада.
Биполярный переходной транзистор и обратный лавинный путь
Позвольте мне начать с «перевернутой» идеи! Схема, использованная для демонстрации, представляет собой необычный светодиодный мигатель на основе обратно подключенного BJT.При обратном подключении (когда коллектор и эмиттер меняют местами) величина лавины BJT обычно ниже, чем его нормальное лавинное напряжение. Обратите внимание, что когда BJT работают в зоне обратного схода лавины, как было здесь, их также можно назвать негисторами (чем выше ток, тем ниже сопротивление). Следующая принципиальная схема показывает вам одну простейшую форму генератора обратных лавинных импульсов.
Принцип работы схемы предельно прост. Конденсатор емкостью 1000 мкФ (C1) заряжается через токоограничивающий резистор 1K (R1).Первоначально транзистор BC547B (T1) находится в непроводящем состоянии, но когда напряжение на накопительном конденсаторе достигает определенного уровня, транзистор переходит в режим лавинного пробоя и показывает отрицательное сопротивление. Следовательно, конденсатор быстро разряжается через светодиод (LED1). Напряжение на транзисторе падает до тех пор, пока лавинный режим больше не может поддерживаться, а затем он возвращается в свое нормальное состояние и снова становится непроводящим. Этот цикл продолжается, и в результате быстрый разряд светодиода проявляется в виде коротких вспышек.Частота мигания светодиода во многом зависит от постоянной RC и характеристик пробоя транзистора. Для типичного синего светодиода диаметром 5 мм резистор-ограничитель тока не требуется, поскольку продолжительность протекания тока чрезвычайно мала. Но если вы используете другой светодиод, вам может потребоваться включить один токоограничивающий резистор для защиты светодиода.
Я провел тест с использованием той же схемы, показанной выше, и обнаружил, что минимальное напряжение, необходимое для работы схемы, составляет примерно 12.5В. Поскольку я также заметил, что один и тот же транзистор от разных производителей / продавцов может работать по-разному, ваши результаты могут отличаться от моих. Точно так же, когда изменяется входное напряжение питания, интервал между импульсами также изменяется.
Ниже показано, как выглядит моя законченная тестовая схема, полностью сделанная из частей мусорного ящика.
Приведенный ниже снимок обычного осциллографа показывает форму волны, измеренную на аноде относительно земли (0 В), когда напряжение питания равно 12.Диапазон 5 В — 14,5 В. Вы также можете посмотреть небольшой тестовый фильм, включенный в этот пост.
Следующая осциллограмма на эмиттере транзистора (T1) обозначает заряд и разряд конденсатора (C1), исследуемого, когда схема была запитана напряжением питания 14,5 В. Имейте в виду, что при работе BJT в режиме обратной лавины время нарастания не очень аккуратное и быстрое, как в стандартном лавинном режиме (одно из полезных преимуществ стандартного лавинного генератора — его чрезвычайно быстрое время нарастания в субнаносекунды). ).Мои быстрые эксперименты показали, что время нарастания используемой мной схемы более жалкое, чем у стандартного лавинного генератора!
Биполярный переходной транзистори генератор стандартных лавинных импульсов
Стандартная схема генератора лавинных импульсов в основном полагается на отрицательное дифференциальное сопротивление в области лавинного пробоя биполярного переходного транзистора, чтобы сформировать релаксационный осциллятор. Ниже представлена простая (и довольно популярная) схема типового генератора лавинных импульсов на транзисторе 2N3904.Обратите внимание, что вы можете попробовать заменить лавинный транзистор 2N3904 другими доступными транзисторами общего назначения, такими как 2N2222, 2N4441, MPSA42, MPSA44, BC107, BC337, S9014, S8050 и т. Д., Не каждый транзистор NPN общего назначения может точно хотя лавина!
В этой схеме компоненты R1 и C1 определяют рабочую частоту, и она составляет примерно 30 кГц. Для обеспечения высокого напряжения, требуемого генератором лавинных импульсов, вам, очевидно, понадобится повышающий преобразователь постоянного тока.Поскольку ток здесь очень низкий, регулируемый выход постоянного высокого напряжения не очень важен. Вы можете найти множество схем повышающего преобразователя постоянного тока (высоковольтная версия) повсюду в Интернете. Возьмите любую из этих проверенных схем — это просто (http://www.aholme.co.uk/Avalanche/Avalanche.htm).
Если все в порядке, возможно, вы получите импульсный выходной сигнал на нагрузочных резисторах (R3-R4), аналогичный показанному ниже, снятому осциллографом с полосой пропускания 100 МГц. Чтобы отдать должное, требуется очень быстрый осциллограф (к сожалению, не мой).Видите, это время нарастания 2,5 нс, что соответствует полосе пропускания около 140 МГц (несоответствие импеданса, безусловно, замедлило его, но неплохо).
Время нарастания и пропускная способность?
Время нарастания является важным параметром как в аналоговых, так и в цифровых системах, поскольку это время, необходимое сигналу для пересечения указанного нижнего порога напряжения, за которым следует указанный верхний порог напряжения (однако в цифровых системах оно описывает, как долго сигнал находится в промежуточное состояние между двумя допустимыми логическими уровнями).
Надеюсь, вы все знаете, что время нарастания можно использовать для измерения пропускной способности по Гауссу, используя простую формулу: BW = 0,35 / T, где BW = полоса пропускания, а T = время нарастания. Это обычно используемая зависимость между временем нарастания сигнала и его полосой пропускания. Если нам нужно грубое измерение (грубое приближение) самых высокочастотных компонентов в сигнале, это примерно 0,35, деленное на его время нарастания 10-90. Основное предположение здесь состоит в том, что сигнал является откликом однополюсного фильтра, а полоса пропускания равна точке -3 дБ фильтра.Поскольку есть, конечно, другие способы оценить связь между полосой пропускания и временем нарастания сигнала, я попытаюсь объяснить остальное в другой статье позже.
Итого
Я разработал способ использования биполярных транзисторов, работающих в режиме лавинного пробоя, для создания мощных генераторов лавинных импульсов. Такие генераторы импульсов напряжения (или тока) наносекундного масштаба могут использоваться для управления электронно-оптическими устройствами, такими как лазерные диоды. Разъясненная статья о самостоятельном проекте лазерного диодного генератора импульсов появится позже.Много веселья!
Дополнительная литература
Некоторые очень полезные советы и пример генератора лавинных импульсов от знаменитого гуру аналоговых технологий Джима Вильямса можно найти в заметке по применению Linear Technologies AN47.
https://electronicprojectsforfun.files.wordpress.com/2017/10/jimwilliamsan47applicationnode.pdf
Несколько ссылок
диодов — Простой генератор импульсов
В принципе, мне нужен минималистичный генератор импульсов.Думаю, мне всегда нравилась идея Avalanche Breakdown для этого. Я пытался сделать это, используя 2N2222 в режиме обратной пробивки, ссылка здесь, но меня очень разочаровали некрутые включения. Под этим я подразумеваю, что когда конденсатор заряжается, нагрузка (светодиод) уже получает разницу напряжений. Я хотел крутой поворот, как если бы был нажат механический переключатель, или прямоугольная волна с высоким фронтом от 555 или что-то в этом роде.
Итак, теперь я вернулся к использованию лавинных диодов вместо лавинных транзисторов.Я знаю, что стабилитроны с номиналом 5,5 В и выше, как правило, являются лавинными диодами, поэтому я выбрал их (используя 1N4735, который у меня есть (@ 6,2 В), но ниже я использую 1N4736 (@ 6,8 В)). Было заметное улучшение. Это почти похоже на то, что 1N4735 должен иметь 1/2 своего номинального напряжения, прежде чем возникнет разница в нагрузке (R3 + D2), которая увеличивается по мере полной зарядки конденсатора.
Мой первоначальный мод, как показано ниже, я пробовал несколько других вариантов, но все, что он делает, — это отложенное включение и остается таким.Даже включение не очень крутое (росло по мере заряда конденсатора). Я мог только догадываться, что ток от источника, падающий на R1, питает нагрузку, а это означает, что конденсатор не был полностью разряжен, чтобы обеспечить отключение лавинного диода. Или, возможно, ток отсечки лавинного диода очень низкий, поэтому транзистор остается проводящим. Я не совсем уверен.
Затем я заметил, что есть TVS-диоды, которые могут сходить лавино при относительно низких напряжениях (3 В или около того), намного более низких, чем 5 у нормального лавинного диода.5V, обозначенные как стабилитроны. Я также надеюсь, что здесь сойдут крутые лавины. Я также надеюсь, что параметр «Reverse Standoff Voltage» будет действовать как эффективное отключение, когда напряжение упадет до определенного уровня …
Могу ли я использовать такие диоды TVS?
А может в моем моде просто коренная ошибка ??
смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab
РЕДАКТИРОВАТЬ: Как указано ниже, приведенная выше диаграмма неверна. Предполагается, что лавинный диод имеет обратное смещение.
Поваренная книга по биполярным транзисторам— Часть 6
Два наиболее широко используемых типа схем транзисторных генераторов сигналов — это типы генераторов, которые генерируют синусоидальные волны и используют транзисторы в качестве линейных усилительных элементов, и типы мультивибраторов, которые генерируют квадратные или прямоугольные формы сигналов и используют транзисторы в качестве цифровых переключающих элементов.
В нашей последней статье мы рассмотрели практические схемы типа осциллятора. На этот раз мы опишем способы использования биполяров для создания практических мультивибраторных типов схем генератора сигналов.
ТИПЫ ЦЕПЕЙ МУЛЬТИВИБРАТОРА
Мультивибраторы — это двухпозиционные схемы (высокий выход или низкий уровень), которые можно переключать между одним состоянием и другим с помощью подходящего сигнала запуска, который может генерироваться либо внутри, либо снаружи. Существует четыре основных типа мультивибраторных (мульти) схем, и все они полезны в приложениях для генерации сигналов. Из этих четырех нестабильный имеет два квазистабильных состояния и полезен в качестве автономного генератора прямоугольных сигналов. Моностабильный режим имеет одно стабильное и одно квазистабильное состояние и может использоваться в качестве генератора импульсов срабатывания.Бистабильный режим имеет два стабильных состояния и может использоваться в качестве генератора сигналов «стоп-сигнал» или «высокий / низкий». Наконец, Schmitt имеет два стабильных состояния, чувствительных к входному напряжению, и может использоваться в качестве преобразователя синусоидальной формы сигнала в прямоугольный или порогового переключателя.
ОСНОВЫ НАСТОЛЬНОГО МУЛЬТИВИБРАТОРА
Рисунок 1 показывает схему и генерируемые формы сигналов простого нестабильного мультивибратора с частотой 1 кГц, в котором два транзистора перекрестно связаны (от коллектора к базе) через схемы таймеров C1-R1 и C2-R2.Основное действие схемы таково, что в момент первоначального переключения питания на схему неизбежные различия в точных характеристиках Q1 и Q2 заставляют один транзистор включаться немного быстрее, чем другой, и перекрестная связь затем вызывает регенеративную должно иметь место коммутационное действие, при котором один транзистор резко включается, а другой резко выключается.
РИСУНОК 1. Схема и формы сигналов базового нестабильного мультивибратора 1 кГц.
После задержки, определяемой постоянной времени C1-R1 или C2-R2, выключенный транзистор снова начинает включаться, а затем перекрестная связь вызывает другое регенеративное действие, при котором два транзистора снова резко меняют состояние. Затем весь процесс повторяется до бесконечности. Таким образом, базовая схема , рис. 1, действует как автоколебательный регенеративный переключатель, в котором периоды включения и выключения регулируются постоянными времени C1-R1 и C2-R2. Если эти постоянные времени равны (C1 = C2 = C и R1 = R2 = R), схема действует как генератор прямоугольных импульсов и работает на частоте около 1 / (1.4CR). Частоту можно уменьшить, увеличив значения C или R, или увеличить, уменьшив значения C или R, или можно сделать переменной, используя сдвоенные переменные резисторы (последовательно с ограничивающими резисторами 10 кОм) вместо R1 и R2.
Выходы могут быть взяты с любого коллектора, и два выхода находятся в противофазе. Рабочая частота схемы Рисунок 1 почти не зависит от значений напряжения питания шины в диапазоне от 1,5 В до 9,0 В; верхний предел напряжения устанавливается тем фактом, что по мере того, как транзисторы меняют состояние в конце каждого полупериода, переход база-эмиттер выключенного транзистора смещается в обратном направлении на величину, почти равную напряжению питания, и будет стабилитроном ( и нарушить синхронизацию), если это напряжение превышает значение напряжения обратного пробоя перехода (которое обычно составляет около 10 В).
Эту проблему можно решить, подключив кремниевый диод последовательно со входом каждого транзистора, чтобы повысить его эффективное значение стабилитрона до значения диода, как показано на рис. 2 .
РИСУНОК 2. Пример широкого напряжения питания нестабильного мультивибратора с частотой 1 кГц.
Эта защищенная схема может использоваться с любым источником питания в диапазоне от 3 В до 20 В и дает изменение частоты всего на 2% при изменении напряжения питания от 6 В до 18 В.Это изменение можно уменьшить до 0,5%, если подключить дополнительный компенсационный диод последовательно с коллектором каждого транзистора, как показано на схеме , рис. 3 .
РИСУНОК 3. Высокостабильный вариант базовой схемы нестабильного мультивибратора 1 кГц. Рисунок 2.
ВАРИАНТЫ РАБОЧЕЙ ЦЕПИ
Базовая Рис. 1 Нестабильная схема может быть изменена несколькими способами: либо для улучшения ее характеристик, либо для изменения типа генерируемого выходного сигнала.Некоторые из наиболее популярных из этих вариантов показаны на рисунках , с 4 по 9 .
Одним из слабых мест базовой схемы Рисунок 1 является то, что передние фронты ее выходных сигналов слегка закруглены — чем больше значения резисторов синхронизации R1-R2 относительно резисторов нагрузки коллектора R3-R4, тем прямоугольнее становятся края. Максимальные используемые значения R1-R2 фактически ограничены h fe x R3 (или R4), и один из очевидных способов улучшения формы сигнала — заменить Q1 и Q2 парами транзисторов, соединенных Дарлингтоном, а затем использовать очень большие Значения R1 и R2, как в схеме Рисунок 4 , в которой R1 и R2 могут иметь значения до 12M, а схема может использовать любой источник питания от 3 В до 18 В.
РИСУНОК 4. Долговременный нестабильный мультивибратор.
При показанных значениях R1-R2 схема дает общий период или время цикла около одной секунды на мкФ, когда C1 и C2 имеют равные значения, и дает отличный выходной сигнал прямоугольной формы. Закругление переднего фронта схемы , рис. 1, может быть устранено путем использования модификаций схемы , рис. 5, , в которой управляющие диоды или диоды коррекции формы сигнала D1 и D2 автоматически отключают свои соответствующие синхронизирующие конденсаторы от коллекторов транзистора в момент транзисторная коммутация.Основные постоянные времени схемы устанавливаются C1-R1 и C2-R2, но эффективные нагрузки коллектора Q1 и Q2 равны параллельным сопротивлениям R3-R4 или R5-R6.
РИСУНОК 5. Нестабильная частота 1 кГц с коррекцией формы сигнала с помощью управляющих диодов D1 и D2.
Незначительным недостатком базовой схемы Рисунок 1 является то, что если ее питание медленно повышается с нуля до нормального значения, оба транзистора могут включиться одновременно, и генератор не запустится.Эту загвоздку можно преодолеть, используя схему уверенного пуска , рис. 6, , в которой синхронизирующие резисторы подключены к коллекторам транзистора таким образом, что одновременно может быть включен только один транзистор.
РИСУНОК 6. Нестабильная частота 1 кГц с возможностью надежного запуска.
Все показанные до сих пор нестабильные схемы дают симметричные формы выходных сигналов с соотношением метка / пространство 1: 1. Несимметричный сигнал можно получить, сделав один набор нестабильных постоянных времени больше другого. На рис. 7 показан генератор с фиксированной частотой (1100 Гц), в котором соотношение метка / интервал изменяется от 1:10 до 10: 1 с помощью RV1.
РИСУНОК 7. Базовый генератор переменного отношения метки к пространству 1100 Гц.
Передние фронты выходных сигналов вышеупомянутой схемы могут быть нежелательно закругленными, когда управление промежутком между метками установлено в крайние положения. Кроме того, цепь может не запуститься, если питание подается слишком медленно. Обе эти проблемы преодолеваются в схеме , рис. 8, , которая оснащена диодами гарантированного пуска и коррекцией формы сигнала.
РИСУНОК 8. Генератор переменного отношения метки / промежутка, 1100 Гц, с коррекцией формы сигнала и функцией надежного пуска.
Наконец, Рисунок 9 показывает базовую нестабильную схему, модифицированную таким образом, что ее частота может изменяться в диапазоне 2: 1 (от 20 кГц до 10 кГц) с помощью одного потенциометра, и так, чтобы генерируемая форма волны могла быть модулирована по частоте через внешний низкочастотный сигнал. Резисторы синхронизации R3 и R4 имеют верхние концы, подключенные к потенциометру RV1, и частота максимальна, когда потенциометр находится на положительной линии питания.Частотная модуляция достигается путем подачи низкочастотного сигнала на вершины R3-R4 через C4; C3 имеет низкий импеданс для несущего сигнала, но высокий импеданс для модулирующего.
РИСУНОК 9. Нестабильный с переменной частотой и функцией FM.
МОНОСТАБИЛЬНЫЕ ОСНОВЫ
Моностабильные мультивибраторы — это генераторы импульсов, которые могут запускаться электронным или ручным способом. На рисунке 10 показана схема последнего типа, которая запускается подачей положительного импульса на базу Q2 через S1 и R6.Эта схема работает следующим образом. Обычно Q1 доводится до насыщения через R5, поэтому на выходе (коллектор Q1) низкий уровень. Q2 (который получает свое базовое смещение от коллектора Q1 через R3) отключен при этом условии, поэтому C1 полностью заряжен. Когда сигнал запуска подается на базу Q2 через S1, Q2 включается, и его коллектор становится низким, обратное смещение базы Q1 через C1 и, таким образом, инициирует регенеративное действие переключения, при котором Q1 выключается (и его выход переключается на высокий уровень) через C1. отрицательный заряд, и Q2 включается через R1-R3 после того, как S1 высвобождается.Как только переключение завершено, C1 начинает разряжаться через R5, пока его заряд не упадет до такого низкого значения, что Q1 снова начнет включаться, тем самым инициируя другое регенеративное действие, в котором транзисторы возвращаются в свое исходное состояние и выходной импульс завершается, завершая действие.
РИСУНОК 10. Базовый генератор моностабильных импульсов с ручным запуском.
Таким образом, положительный импульс формируется на выходе Q1 каждый раз, когда через S1 подается входной сигнал запуска.Период импульса (P) определяется значениями R5-C1 и составляет приблизительно 0,7 x R5 x C1, где P выражается в мСм, C в мкФ, а R в килоомах, и в показанном примере составляет около 50 мСм / мкФ. . На практике схема , рис. 10, может быть запущена либо путем подачи отрицательного импульса на базу Q1, либо положительного импульса на базу Q2 (как показано). Обратите внимание, что переход база-эмиттер Q1 имеет обратное смещение на пиковое значение, равное V SUPPLY во время рабочего цикла, тем самым ограничивая максимальное используемое напряжение питания примерно до 9 В.Можно использовать более высокие напряжения питания, подключив кремниевый диод последовательно с базой Q1, как показано D1 на схеме, чтобы обеспечить такое же действие коррекции частоты, как описано ранее для нестабильной цепи.
ДОЛГОСРОЧНЫЕ ЗАДЕРЖКИ
Значение резистора синхронизации R5 должно быть большим относительно R2, но должно быть меньше, чем произведение значения h fe R1 и Q1. Очень длинные периоды синхронизации могут быть получены при использовании пары транзисторов Дарлингтона или Super-Alpha вместо Q1, что позволяет использовать большие значения R5, как показано на схеме , рис. 11, , что дает период импульса около 100 секунд с показанными значениями компонентов.
РИСУНОК 11. Долговременная (100 секунд) моностабильная схема.
Важно отметить, что базовая схема Рис. 10 фактически запускается в момент приложения (через S1 и R6) положительного импульса к базе Q2. Если этот импульс удален до того, как моностабильный завершит свой естественный период синхронизации, импульс завершится с регенерацией, как уже описано, но если запускающий импульс не будет удален (через S1) в это время, период моностабильности закончится без регенерации и будет иметь более длительный период и время падения, чем обычно.Эту проблему можно устранить, используя электронный (а не ручной) запуск, как описано в следующем разделе.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАПУСК
На рисунках 12 и 13 показаны альтернативные способы применения электронного запуска к генератору моностабильных импульсов. В каждом случае схема запускается прямоугольным сигналом с коротким временем нарастания. Эта форма сигнала дифференцируется C2-R6, чтобы произвести короткий пусковой импульс. В схеме, показанной на рисунке 12, дифференцированный входной сигнал различается по D1, чтобы обеспечить положительный импульс запуска на базе Q2 каждый раз, когда применяется внешний сигнал запуска.В схеме , рис. 13, , дифференцированный сигнал подается на Q3, что позволяет сигналу запуска быть совершенно независимым от Q2. Обратите внимание, что в последней схеме конденсатор ускорения C3 подключен к резистору обратной связи R3, чтобы улучшить форму выходного импульса схемы.
РИСУНОК 12. Моностабильный с электронным управлением.
Каждая из схем , рис. 12, и 13, дает период выходного импульса около 110 мс с показанными значениями компонентов.Период может изменяться от долей миллисекунды до многих секунд путем выбора значений C1-R5. Цепи могут запускаться синусоидой или другими сигналами непрямоугольной формы, подавая их на моностабильный вход через триггер Шмитта или аналогичную схему синусоидального / квадратного преобразователя (см. Рисунок 20, ).
РИСУНОК 13. Моностабильный с запуском стробирующего входа.
БИСТАБИЛЬНЫЕ ЦЕПИ
Бистабильные мультивибраторы являются хорошими генераторами сигналов стоп-сигнал, а Рисунок 14 показывает базовую версию такой схемы с ручным запуском, которая также известна как триггер R-S (сброс-установка).Его выход можно установить в высокое состояние, кратковременно замкнув S1 (или подав отрицательный импульс на базу Q1 через токоограничивающий резистор), тем самым выключив Q1 (и одновременно включив Q2 через перекрестную связь R3), и Затем схема фиксируется в этом состоянии до тех пор, пока она не будет сброшена в низкое состояние путем кратковременного замыкания S2 (или подачи ограниченного отрицательным током импульса на базу Q2), тем самым выключая Q2 и, следовательно, включая Q1 через перекрестную связь R4. Затем схема фиксируется в этом новом состоянии, пока оно снова не будет установлено через S1, и так далее.
РИСУНОК 14. Базовый бистабильный мультивибратор R-S с ручным запуском.
Фиксирующее действие базовой схемы , рис. 14, основано на том факте, что напряжение насыщения (обычно 200 мВ) включенного транзистора значительно ниже, чем напряжение смещения базы (обычно 600 мВ) противоположного устройства. На практике эти идеальные условия могут не соблюдаться, если транзистор не является качественным кремниевым типом, или если он работает при чрезмерной температуре или с низкой нагрузкой коллектора.В сомнительных случаях надежность схемы может быть значительно повышена за счет использования модификаций, показанных в улучшенной схеме , рис. 15, , в которой резисторы R5 и R6 действуют как простые делители потенциала с R3 и R4 соответственно, тем самым уменьшая нежелательные эффекты. высоких напряжений насыщения и др.
РИСУНОК 15. Улучшенный бистабильный мультивибратор R-S с ручным запуском и срабатыванием по низкому уровню.
Цепи на рисунках , рисунки 14, и , 15, обе обеспечивают запускающее действие при низком уровне переключения, при котором схема меняет состояние, когда ВКЛЮЧЕННЫЙ транзистор выключается, подтягивая свою базу к низкому уровню с помощью переключателя или подавая отрицательный импульс на его база.
На рисунке 16 показана альтернативная версия базового бистабильного устройства с ручным запуском, в котором схема дает действие с высоким уровнем переключателя, при котором схема меняет состояние, когда транзистор ВЫКЛЮЧЕНА включается, подтягивая свою базу к высокому уровню с помощью переключателя или с помощью прикладывая к его базе положительный импульс, ограниченный током.
РИСУНОК 16. R-S, бистабильный, с ручным запуском и срабатыванием высокого уровня.
Обратите внимание, что при первоначальном подаче питания на базовые схемы – 16 выход сначала переходит в случайно определенное состояние, которое зависит от относительных характеристик двух транзисторов и связанных с ними пассивных компонентов.
При желании базовая схема может быть настроена на автоматическое переключение в желаемое начальное состояние включения питания путем автоматической подачи подходящего пускового импульса включения на базу одного или другого из двух транзисторов, как показано на Рис. 17 , на котором показана базовая схема Рис. 15 Схема изменена (через R7-C1 и токоограничивающий резистор R8) так, что схема автоматически переключается в заданное состояние (высокий выход Q1) при включении питания.
РИСУНОК 17.Схема Basic Figure 15 изменена для обеспечения действия SET при начальном включении питания.
Одним из наиболее полезных применений базового бистабильного мультивибратора является схема таймера с кнопочным управлением, в которой выходной сигнал автоматически становится высоким при включении питания или при замыкании кнопочного пускового переключателя, но становится низким. снова автоматически после заданной задержки. Рисунок 18 показывает базовую схему Рисунок 17 , модифицированную для обеспечения такого действия. Здесь выход Q1 автоматически становится высоким (через R7-C1 и R8) в момент первоначального включения, тем самым активируя (через эмиттерный повторитель Q3) регулируемый генератор импульсов с задержкой, который автоматически подает импульс сброса на базу Q1 через D1-R9 в конце желаемого периода задержки, тем самым завершая рабочий цикл схемы.
РИСУНОК 18. Базовая схема бистабильного мультивибратора с ручным запуском и автоматическим сбросом по времени.
Наконец, прежде чем покинуть базовую схему бистабильного мультивибратора, обратите внимание, что она может быть изменена путем подключения двух управляющих диодов и связанных компонентов, как показано на рис. состояние каждый раз, когда подается отрицательный пусковой импульс. Схема генерирует пару противофазных выходов, известных как Q и не-Q (обозначены полосой над знаком Q на схеме).На практике значительно улучшенные версии этого типа схемы счета легко доступны в виде КМОП или ТТЛ цифровой ИС.
РИСУНОК 19. Бистабильная схема деления на два.
ТРИГГЕР ШМИТТА
Последний представитель семейства мультивибраторов — триггер Шмитта. Это чувствительная к напряжению бистабильная схема переключения, которая меняет свое выходное состояние, когда входной сигнал становится выше или ниже предварительно установленных верхнего и нижнего пороговых уровней; Чтобы завершить обсуждение в этом месяце, Рисунок 20 показывает простую схему триггера Шмитта, используемую в качестве преобразователя синусоидальной формы сигнала в прямоугольную, которая дает хорошие характеристики до нескольких сотен кГц и требует амплитуды синусоидального входного сигнала не менее 0.5В RMS.
РИСУНОК 20. Преобразователь синус / квадрат Шмитта.
Симметрия выходного сигнала зависит от амплитуды входного сигнала; RV1 следует отрегулировать для получения наилучших результатов. В следующем месяце мы опишем различные схемы звуковых усилителей мощности и связанные с ними устройства. NV
Схема генератора лавинных импульсов |
Генератор импульсов — это электронное испытательное оборудование, используемое для генерации прямоугольных импульсов. Импульсы обычно вводятся в тестируемое устройство и используются в качестве стимула или тактового сигнала или анализируются по мере прохождения через устройство, подтверждая правильную работу устройства или выявляя неисправность в устройстве.Типичная область применения, в которой требуются быстрые импульсы, — это Рефлектометрия во временной области ( TDR) , которая представляет собой метод измерения, используемый для определения характеристик электрических линий путем наблюдения за отраженными формами волн.
Я построил и использовал генератор импульсов рефлектометра во временной области (TDR) для генерации импульсов и написал несколько сообщений, связанных с генератором сигналов TDR, в этом блоге. Часто, когда у вас есть один инструмент, вам нужно что-то лучше или другое. Я уже некоторое время занимаюсь созданием генератора лавинных импульсов с использованием лавинного транзистора.
EEVblog # 306 — Видео с генератором импульсов Джима Вильямса показывает тестирование генератора импульсов, разработанного Джимом Вильямсом из приложения Linear. Примечание 47:
Как показано, лавинные транзисторы можно использовать для генерации импульсов с быстрым нарастанием, но поскольку лавинные транзисторы больше не популярны и их трудно достать, я решил попробовать что-то подобное с более легкодоступными компонентами. На странице генератора лавинных импульсов говорится, что обычно используется транзистор 2N2369, который довольно легко получает импульсы субнс, но обычный 2N3904 работает при несколько более высоком напряжении и, вероятно, немного медленнее.Сборка генератора лавинных импульсов с использованием веб-страницы 2N3904 говорит, что большинство NPN-транзисторов общего назначения, таких как 2N3904, 2N2222, SS9013 и т. Д., Также могут использоваться в лавинном режиме. Junk box 2N3904 Веб-страница генератора лавинных импульсов рекомендует BFR505 (простая лавина 30 В ~ 200-300 пс).
Я решил протестировать компоненты, которые у меня есть. Сборка генератора лавинных импульсов с использованием 2N3904 и веб-страницы генератора лавинных импульсов предлагают планы для хорошего генератора лавинных импульсов, использующего легкодоступные компоненты, которые я случайно обнаружил.Сборка генератора лавинных импульсов с использованием схемы 2N3904 стала популярной после заметки по применению (AN72) Джима Вильямса и была далее опубликована в этом видео EEVBlog.
Схема работает так, что R2, C1 вместе с NPN-транзистором образуют релаксационный генератор. Конденсатор заряжается через R2, а затем быстро разряжается, когда напряжение коллектор-эмиттер достигает лавинного напряжения (обычно около 100 В). R3 смещает переход коллектор-база.Схема должна дать прибл. Время нарастания 300 пс.
Предупреждение: эта цепь работает при потенциально опасном напряжении! Не касайтесь каких-либо частей цепи, когда она находится под напряжением. Помните обо всех вопросах электробезопасности. Вы должны понимать, что делаете, чтобы быть в безопасности.
Я построил свой первый прототип схемы на беспаечной макетной плате, которая не подходит для такого типа схемы с быстрыми импульсами из-за относительно большой паразитной емкости по сравнению с правильно разложенной печатной платой (примерно 2 пФ между соседними контактными столбцами).Я запитал первый прототип схемы источником питания постоянного тока 250 В с ограничением по току (в качестве источника питания я использовал измеритель сопротивления изоляции) и попытался измерить выходной сигнал с помощью цифрового осциллографа с частотой 100 МГц. Сначала у меня не было ничего разумного на экране осциллографа, но после замены основного конденсатора на больший, я заставляю схему работать нормально и давать такие длительности импульсов, что их можно легко обнаружить с помощью моего осциллографа. Итак, с тестированием я закончил со следующей схемой, которая дает короткие импульсы с частотой повторения около 30 кГц:
А вот и моя уродливая, но реальная реализация схемы с низкой паразитной емкостью:
Из соображений безопасности в цепи последовательно включены два токоограничивающих резистора, которые хорошо изолированы (с термоусадочной трубкой).Идея состоит в том, что отказ какого-либо отдельного компонента не делает непосредственно опасным саму схему или выходной сигнал. Токоограничивающие резисторы ограничивают постоянный ток, который может идти на выход цепи, до долей мА в случае, если что-то пойдет не так (резистор 47 Ом выходит из строя). Энергия, запасенная в конденсаторе 56 пФ, очень мала.
Мое первоначальное тестирование с помощью цифрового осциллографа 100 МГц показало, что длина импульса будет около 10 нс, амплитуда импульса около 50 В (не очень точная) и повторение около 30 кГц.
Итак, мне нужно было измерить производительность с помощью более качественного (более дорогого) прибора. Вот некоторые результаты тестирования формы выходного сигнала, полученного с помощью высокоскоростного осциллографа:
Я не мог измерить амплитуду сигнала напрямую, потому что амплитуда сигнала (десятки вольт) была слишком высокой для высокоскоростных активных датчиков. Я проводил измерения с аттенюатором 10 дБ 50 Ом, подключенным к выходу генератора сигналов (пиковая амплитуда сигнала на выходе аттенюатора составила около 20 В).
Время нарастания сигнала (10-90%) в итоге составило около 1 наносекунды (значительно медленнее, чем ожидалось, около 300 пс). Длительность импульса составляла примерно 6 наносекунд.
Вот фото устройства в красивом футляре (Bebek G010B = Kemo G010):
Вот подробности внутри футляра. Схема грязная, потому что я использовал детали, которые у меня были. Чтобы получить напряжение более 100 В, мне понадобился преобразователь постоянного тока в постоянный. У меня валялось старое механически сломанное устройство «Car Charging Power Converter», которое предназначено для преобразования автомобильного 12 В постоянного тока в напряжение, которое можно использовать с зарядными устройствами для смартфонов и такими небольшими устройствами, которые обычно работают от 110/230 В переменного тока — это особенно дешевые 5 Вт. Устройство преобразует мощность 12-24 В в 100-240 В постоянного тока (что будет работать с большинством небольших импульсных источников питания, изначально рассчитанных на вход 100-240 В переменного тока).Этот конкретный преобразователь, казалось, хорошо работал с 9-12 В и выдавал на выходе 160 В постоянного тока, именно то, что мне нужно для моей лавинной схемы. Я решил сохранить большую часть оригинального корпуса преобразователя и хорошо изолировать некоторые части схемы, чтобы цепь не представляла большой опасности при открытом корпусе коробки.
Теперь у меня есть работающий генератор импульсов с временем нарастания около 1 наносекунды.
Ссылки для получения дополнительной информации:
https: // en.wikipedia.org/wiki/Avalanche_transistor
Avalanche Pulse Generator Build Using 2N3904
https://hackaday.io/project/2226-avalanche
Avalanche pulse generator design
http://hackaday.com/2016/10/04/a-quickly-hacked-to General-avalanche-pulse-generator/
Junk box 2N3904 Avalanche Pulse Generator
http://www.eevblog.com/forum/projects/transmission-line-avalanche-pulse-generator/
http: // dangerousprototypes.com / blog / 2013/07/20 / avalanche-pulse-generator-and-some-scope-porn /
Avalanche pulse generator build using 2N3904
http://hackaday.com/2016/10/04/a-quickly-hacked-to General-avalanche-pulse-generator/
http://www.holmea.demon.co.uk/Avalanche/Avalanche.htm
http://www.jensign.com/avalanchepulsegenerator/index.html
https://hackaday.io/project/15500-avalanche-pulse-generator
http: // www.eevblog.com/2012/07/06/eevblog-306-jim-williams-pulse-generator/
Testing the Speed-of-Light Conspiracy
http://www.jensign.com/sol/index.html
Стабильный генератор импульсов использует согласованные транзисторы в токовом зеркале
Использование КМОП-вентилей для генерации импульсов иногда вызывает временную неопределенность из-за изменений порога затвора. Для точной ширины импульса можно использовать BJT (транзисторы с биполярным переходом). Основываясь на конструкции, основанной на сравнении тока, схемы могут работать при низких напряженияхПравильный зажим синхронизирующего конденсатора позволяет избежать сокращения импульсов с увеличением частоты повторения. Эти схемы работают с несколько меньшей точностью при напряжении питания ниже 5 В.
Сердцем этой конструкции является зеркало тока, использующее современные сдвоенные транзисторы. Благодаря усовершенствованию процесса многие обычные сдвоенные транзисторы по своей сути хорошо согласованы. Тестирование статистически значимого образца PMBT856 обычно дает совпадение более 1 мВ и отсутствие рассогласований при напряжениях более 2 мВ. Как и в предыдущие десятилетия, пары PNP-транзистор лучше согласованы, чем NPN-транзисторы.Тестирование устройств PMBT3904 дает совпадение 2 мВ, не хуже 3 мВ. Размеры пакетов составляют примерно 2 мм по бокам, что обеспечивает хорошее тепловое соединение между парой. Токовое зеркало с устройствами, имеющими рассогласование 2 мВ, имеет погрешность 8%. Устройства с рассогласованием 3 мВ дают ошибку тока 12%. Даже с этими ошибками схема генерирует импульсы, которые более предсказуемы, чем импульсы КМОП-устройств.
На рисунке 1 изображена простая реализация генератора импульсов с токовым зеркалом. Он обеспечивает хорошие характеристики в диапазоне температур от 0 до 100 ° C ( Рисунок 2 ).Близко расположенные следы сигналов в этих цепях — это выходы 0 и 100 ° C. Источник V 2 генерирует прямоугольный сигнал частотой 40 кГц с коэффициентом заполнения 33%. Отрицательный переход этой волны создает пиковый ток 4 мА на временном конденсаторе C 1 . Постоянная времени 4,7 мкс устанавливается номиналом резистора R 1 . Ток синхронизации C 1 и R 1 проходит через диодный транзистор Q 1 , который, будучи включенным параллельно переходу база-эмиттер Q 2 , образует токовое зеркало, которое повторяется в Q 2 . ток синхронизации inC 1 и R 1 .Поскольку кривые отношения база-эмиттер-напряжение-эмиттер-ток Q 1 и Q 2 совпадают, а Q 1 и Q 2 имеют одинаковую температуру, ток Q 2 соответствует Q 1 ток. Ток покоя около 0,85 мА установлен в R 3 . Когда синхронизирующий импульс увеличивается, ток Q 2 превышает ток покоя R 3 , Q 3 испытывает недостаток базового тока и отключается, инициируя отрицательный импульс на нагрузочном резисторе R 4 .Когда синхронизирующий ток спадает ниже тока покоя R 3 , базовый ток течет в Q 3 , включая его и завершая импульс на R 4 . Q 2 насыщается рано в этом импульсе и становится менее насыщенным по мере уменьшения тока синхронизации.
Когда V 2 переходит в положительную зону, он направляет основную часть своего тока в D 1 , обеспечивая короткую постоянную времени восстановления. D 1 перестает проводить при падении одного диода выше напряжения питания V 1 , поэтому Время восстановления от этого падения диода до базового напряжения покоя Q 1 зависит от затухания тока в R 1 , что является более длительной постоянной времени.Эта простая схема стабильна, меняя менее 4% при температуре выше 100 ° C.
Хотя эта схема стабильна, она не обеспечивает работу на высокой скорости. В состоянии покоя схемы нет тока ни в Q 1 , ни в Q 2 , что обеспечивает полосу пропускания с низким коэффициентом усиления. Кроме того, Q 3 находится в насыщении, задерживая начальное спадание импульса через R 4 , потому что свободные несущие должны покинуть базовую область. Q 2 также насыщается во время импульса, задерживая подъем в конце импульса. На рисунке 3 изображен усовершенствованный генератор импульсов с токовым зеркалом. В этой схеме работа C 1 , R 1 и D 1 соответствует работе , рис. 1 . Замена D 1 на диод Шоттки снижает остаточное напряжение восстановления, которое должен рассеивать R 1 . AddR 2 , чтобы потреблять поддерживающий ток 100 мкА через Q 1 и Q 2 , ускорение включения. Эти поддерживающие токи не должны влиять на синхронизацию.Вы можете отменить их действие, немного уменьшив стоимость R 3 . Фитинг Q 2 и Q 4 с зажимами Шоттки D 2 и D 3 соответственно предотвращает насыщение транзисторов. Эти изменения улучшают быстродействие (, рис. 4, ). Несмотря на улучшение, схема по-прежнему использует D 1 для последнего хвоста восстановления. Чтобы устранить эту проблему, вы можете заменить D 1 четвертым транзистором Q 4 ( Рисунок 5 ).Поскольку транзисторы Q 1 и Q 2 имеют слабую проводимость, на их базах всегда присутствует падение напряжения на диоде ниже напряжения питания V 1 . Вы фильтруете это напряжение с помощью R 5 и C 2 и обеспечиваете его как смещение к базе Q 4 . Этот шаг поддерживает Q 4 ближе к порогу проводимости, чем диод для питания V 1 . Когда источник V 2 переходит в отрицательное состояние, Q 4 полностью выключен и не потребляет ток.Когда V 2 переходит в положительное состояние, эмиттер Q 4 проводит при напряжениях выше V 1 , чтобы уловить переход восстановления, дополнительно уменьшая амплитуду хвоста восстановления.R 6 можно использовать для ограничения базового тока Q 4 , но его пропуск приемлемо, если источник V 2 имеет достаточное выходное сопротивление. Применение источника V 2 колебаний, достаточно больших, чтобы вызвать избыточное обратное напряжение на переходе база-эмиттер Q 4 , может оказаться деструктивным.Q 3 и Q 4 могут использовать один и тот же пакет. Эти дополнения дополнительно улучшают быстродействие генератора импульсов (, рис. 6, ).
Наносекундный импульсный генератор лавинного транзистора
Наносекундный импульсный генератор лавинного транзистора2 ноября 2012 г.
Схема лавинного транзистора 2N2369a, представленная ниже, может использоваться для генерации субнаносекундных электрических импульсов для высокоскоростных испытаний и других целей:
Использование лавинного транзистора для генерации коротких электрических импульсов подробно обсуждалось Джимом Вильямсом в статье Linear Technology Corp.примечание по применению AN61 в разделе Генератор запускаемых импульсов с задержкой 250 пикосекунд . Последующие статьи этого автора особенно AN79, AN94, AN98 и AN113 и EDN Отказы в импульсных регуляторах, вызванные временем включения диодов предоставить схемам больший контроль и информацию о схемах лавинных субнаносекундных импульсов. Цель здесь — предоставить простейшую версию автономной схемы без триггера или контроля амплитуды импульсов.
Выходные импульсы 10–20 В пик при 600 пс tr / tf на нагрузке 50 Ом достигаются, как показано ниже, для типичного транзистора 2N2369a с напряжением лавинного пробоя 60 В.Кривая осциллографа была снята с помощью осциллографа Tektronix 400 МГц 2465B с входным сопротивлением 50 Ом. Показанная высота выходного импульса составляет ~ 10 В, но будет несколько зависеть от точного напряжения пробоя 2N2369a с диапазоном от 60 до 85 В, в зависимости от производителя и номера партии. Подходящий слаботочный источник питания 100 В постоянного тока может быть легко собран с помощью трансформатора или адаптера 115/25 В переменного тока и схемы утроения напряжения (см. пример схемы ниже):
Собранная схема показана ниже.В цепи эмиттера используются четыре резистора 220 Ом для снижения индуктивности и обеспечения импеданса источника ~ 55 Ом.
Коллекторный конденсатор C1, который обычно составляет 2-5 пФ для генерации субнаносекундных импульсов, заряжается через коллектор. резистор R5 до тех пор, пока транзистор не выйдет из строя, разряжая C1 через транзистор и параллельно включенные эмиттерные резисторы. генерирование короткого импульса напряжения. График напряжения коллектора ниже показывает зарядку, лавинный пробой и разряд. цикл.Использовался датчик ослабления x10, и источник напряжения составлял 100 В постоянного тока. Напряжение пробоя для этого прибор был 82в.
Простой блок питания с тройником по напряжению
Ниже показан простой блок питания с тройником с фиксированным напряжением и выходом ~ 100 В постоянного тока, пригодный для управления импульсной схемой лавинного транзистора. Использовался коммерческий плавающий адаптер 24 В переменного тока 60 Гц (пик 34 В). А Удвоитель напряжения питания с таким же входным напряжением обеспечит выход ~ 65 В постоянного тока. В зависимости от 2n2369a, 65 В постоянного тока может быть недостаточно для запуска лавинного пробоя:Улучшение характеристик обработки микроэлектроэрозионной обработки с использованием изоимпульсного генератора транзисторного типа и сервоуправления подачей
Резюме
В этой статье описывается улучшение характеристик обработки при микроэлектроэрозионной обработке (микро-EDM) с использованием недавно разработанного генератора изоимпульсов транзисторного типа и сервоуправления подачей.Генератор RC в основном применяется в обычных микроэлектроэрозионных станках, хотя генератор изоимпульсов транзисторного типа обычно более эффективен для получения более высокой скорости удаления, поскольку генератор транзисторного типа не может генерировать импульсы разрядного тока равной длительности с малой длительностью импульса ( несколько десятков наносекунд), что является нормальным уровнем для микро-EDM. Поэтому был разработан новый изоимпульсный генератор транзисторного типа, использующий датчик тока с высокочастотной характеристикой.С разработкой нового генератора изоимпульсов транзисторного типа длительность импульса может быть уменьшена примерно до 30 нс, что эквивалентно длительности импульса, используемой при чистовой обработке в обычном генераторе импульсов RC для микро-EDM. Для достижения стабильной обработки и улучшения характеристик обработки также была разработана новая система сервоуправления подачей для микроэлектроэрозионной обработки, использующая среднее время задержки зажигания для контроля зазора.
